100年来,垃圾焚烧作为一种处理垃圾的专用技术,已经成为许多发达国家和地区处理城市生活垃圾的主要方式。中国城市建设研究院总工程师徐海云,从垃圾焚烧厂的前奏和启蒙,到技术的引进与转化、政策的制定与完善,以及企业的发展等方面,详细讲述了我国垃圾焚烧发电的发展历史。 在人类文明的长河中,垃圾处理始终是一个不可忽视的重要议题。随着工业化、城镇化进程的加速,垃圾的产生量急剧增加,给环境带来了前所未有的压力。垃圾焚烧,作为一种高效、减量化、资源化的垃圾处理方式,其历史可以追溯到英国诺丁汉市,1874年建设了具有现代意义的垃圾焚烧炉。1896年,当时德国汉堡建立了欧洲大陆上的第一座垃圾焚烧厂,从此,人类便开始了对垃圾进行科学处理、资源化利用的新里程。
100年来,垃圾焚烧作为一种处理垃圾的专用技术,已经成为许多发达国家和地区处理城市生活垃圾的主要方式。中国城市建设研究院总工程师徐海云,从垃圾焚烧厂的前奏和启蒙,到技术的引进与转化、政策的制定与完善,以及企业的发展等方面,详细讲述了我国垃圾焚烧发电的发展历史。
在人类文明的长河中,垃圾处理始终是一个不可忽视的重要议题。随着工业化、城镇化进程的加速,垃圾的产生量急剧增加,给环境带来了前所未有的压力。垃圾焚烧,作为一种高效、减量化、资源化的垃圾处理方式,其历史可以追溯到英国诺丁汉市,1874年建设了具有现代意义的垃圾焚烧炉。1896年,当时德国汉堡建立了欧洲大陆上的第一座垃圾焚烧厂,从此,人类便开始了对垃圾进行科学处理、资源化利用的新里程。
100年来,垃圾焚烧作为一种处理垃圾的专用技术,已经成为许多发达国家和地区处理城市生活垃圾的主要方式。中国城市建设研究院总工程师徐海云,从垃圾焚烧厂的前奏和启蒙,到技术的引进与转化、政策的制定与完善,以及企业的发展等方面,详细讲述了我国垃圾焚烧发电的发展历史。
徐海云参加2023(第十七届)固废战略论坛并做分享
前奏和启蒙:从两岸四地的垃圾焚烧谈起
中国城市生活垃圾焚烧处理领域的先河,最早可追溯至上个世纪30年代的上海。
1933年英文版上海地图中的安远路垃圾焚化处
安远路昌化路一带( 来源:图溯上海 2020-03-28 )
1930年,上海市安远路(1943年前名为槟榔路)垃圾焚烧设施开始兴建,同时兴建的还有位于茂海路(今海门路)的垃圾焚烧设施。1932年,上海市两处垃圾焚烧设施正式开始运作,且每天24小时不间断,日平均焚烧垃圾量为120—170吨。
关于焚烧炉的形制规模,租界工部局1932年的《上海公共租界工部局公报》有详细描述:“槟榔路垃圾焚化炉内部之细工,及各项装置仍在进行中。烟囱一项,除外部之修饰外,业已竣工。火炉之砖工,除竖面及火管抽灰器外,现已告竣。垃圾起重器及火管钢骨,均在装置中。剩余物运输器,除细微之整理外,业经装就。循环唧筒,及地下室之一部分管工,亦已告竣”。
二次世界大战后,在两岸四地,香港的垃圾焚烧厂要早一点。上世纪60年代到90年代,香港就已经建了若干个垃圾焚烧厂。
1966年,香港开始进行垃圾焚烧处理,先后建设了坚尼地城焚烧厂(1993年关闭),荔枝角焚烧厂(1991年关闭),梅窝焚烧厂(1994年关闭),葵涌焚烧厂(1997年关闭),由于当时垃圾焚烧处理对环境污染比较严重,导致人们对生活垃圾焚烧留下了负面的印象,1997年以后就全部关停了。
香港的情况与上世纪60年代的纽约颇为相似,当时纽约也曾单栋建筑配备小型垃圾焚烧炉,由于垃圾焚烧污染大,这种做法引发了公众对垃圾焚烧的强烈不满。受此影响,纽约后来大幅降低了垃圾焚烧的比例,转而主要采用垃圾填埋等处理方式。
由此影响,香港直到今天也还没有现代化的垃圾焚烧发电厂(正在建设中),其生活垃圾全部采用填埋处理。
改革开放以后,国内第一个垃圾焚烧发电厂是1985年11月破土动工建设的深圳清水河垃圾焚烧发电厂,该厂从日本三菱重工业公司成套引进了两台日处理能力为150吨/日的垃圾焚烧炉(焚烧炉为马丁式炉排炉简称马丁炉, 为逆推式往复炉排)。1988年6月试生产成功,同年11月1日正式投产,成为我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂,也是中国垃圾焚烧发电厂的雏形。
徐海云认为,从1985年到 2002年可以看做是垃圾焚烧在我国的探索起步阶段。
从1985年深圳清水河垃圾焚烧厂开始,到2002年,相关的技术标准、市场化机制等在国家层面上已经逐步形成,为推动行业发展做好了前期准备。
虽然深圳市1985年开始引进建设生活垃圾焚烧发电厂,但因投资大、运行成本高、对生活垃圾焚烧处理运行管理缺乏经验等因素影响,清水河垃圾焚烧发电厂在建成以后,运行并不是很顺利,碰到很多的问题,1988年才开始试生产,试生产也不顺利,而且此后近10年生活垃圾焚烧处理在内地发展并没有取得多少进展。
当时,大家普遍认为垃圾热值低、不好烧,焚烧前应该进行筛分处理,以提高进炉垃圾热值。清水河垃圾焚烧发电厂开始建设时就在前端增加了垃圾预处理线,垃圾筛分处理过程你可以想象臭味问题很严重,如果当时你到过这个前处理车间,不会对垃圾焚烧厂有好印象。此外,垃圾筛分处理运行稳定性差,也会影响焚烧炉运行,再后来垃圾前处理线就被拆除了。
垃圾的成分与经济发展水平紧密相连。尽管深圳作为改革开放的前沿阵地,在当时已颇具影响力,但与日本和欧美相比,其经济发展和消费水平仍存在显著差距,这也直接导致了垃圾成分的显著差异。
此外,我国有庞大的废品回收队伍,垃圾在进入焚烧厂前,其中价值较高的纸类、金属等已经被回收。因此,进入垃圾处理厂的垃圾中,厨余垃圾的比例相对较高,这进一步导致了垃圾的热值相对较低。
在日本及欧洲等发达国家,垃圾焚烧前会放置在垃圾池中进行存放,但这个存放主要起承担中转与调节的功能,通过混合等手段促进垃圾成分均质化。国内垃圾焚烧厂垃圾池也具有这样的功能,即作为收集与处理之间的衔接环节,因为收集运输不是24小时连续运转,不可能运来就马上烧掉,所以在收集和处理之间必须要有一个存储环节,以保证垃圾焚烧处理可以连续运行。
实践中我们发现,生活垃圾在垃圾池中堆置存放发酵1周左右,一方面可以使厨余垃圾中大量水分渗出,从而提高入炉生活垃圾热值;另一方面也可以改善入炉垃圾热值均匀性,提高垃圾焚烧炉运行的稳定性。这一发现对推动炉排炉在我国生活垃圾焚烧发电厂中的应用和发展具有里程碑意义,徐海云认为这是中国对世界生活垃圾焚烧处理技术所做出的极为重要的贡献。
徐海云曾在访问印度、东南亚等国家并与之探讨垃圾焚烧议题时发现,他们普遍对垃圾焚烧持怀疑态度,认为垃圾热值低、难以燃烧。徐海云邀请他们来中国参观,指出尽管中国的生活垃圾成分与他们的相似,但我们的焚烧效果却非常出色。这一卓越表现的一个重要原因,就在于我们充分利用了垃圾池的发酵预处理。
清水河项目的坎坷经历,其实也推动了后面我国生活垃圾焚烧的自主技术革新,包括现在我国垃圾焚烧对东南亚等一带一路国家的输出,都与前期的实践相关,这也是一个事物发展的必然路径。
台湾、澳门开始建设垃圾焚烧发电厂时间与大陆几乎是同一时期。
1987年,台湾第一个垃圾焚烧项目台北内湖厂项目开工建设,1992年投入运行。他们当初焚烧炉设计热值也不高,但是相比大陆走得更顺利一点。
澳门的垃圾焚烧也是从上世纪80年代开始,1992年第一个垃圾焚烧发电厂开始运行,引进德国马丁的焚烧炉,规模比深圳的大一些,一开始就是三条线,每日处理规模864吨,70%的电力出售给电力有限公司。
总的来说,中国两岸四地的垃圾焚烧发电厂建设,大致是同一个时期开始起步的,齐头并进。这个阶段也是中国生活垃圾焚烧发电发展的前奏,或者说是起步探索阶段。
阳春白雪与下里巴人——国内技术的早期探索
引进国外技术和设备的同时,国内对垃圾焚烧的探索也一直在进行中。尤其是针对生活垃圾热值低等问题,国内科研机构及有关企业开始开发掺煤燃烧流化床焚烧技术。其中,浙江大学和中科院工程热物理研究所,成为一南一北的代表。
1995年,中科院工程热物理研究所承担了中科院“九五”攻关课题《城市固体废弃物焚烧处理及综合利用》,并在北京海淀区上庄建成了100吨/日生活垃圾流化床焚烧炉中试装置。
依托此技术,2001年在福建漳州市建成100吨/日生活垃圾焚烧发电厂,该项目由中国城建院设计,徐海云是项目负责人。后来,流化床焚烧发电技术进一步产业化:在浙江绍兴、四川彭州等地相继建成了一些项目。
1998年,与杭州锦江环境股份有限公司合作,对杭州锦江余杭热电厂原有的一台燃煤锅炉进行技术改造,设计掺烧比垃圾:煤为6:4;设计单炉焚烧垃圾量150T/D,完成垃圾焚烧发电工业化试验,同时也开始了产业化运作的探索。
2001年,杭州锦江环境在山东菏泽以BOT方式建设生活垃圾焚烧发电厂,处理规模3×200吨/日;
2002年又建成杭州乔司生活垃圾焚烧发电厂、郑州市荥阳垃圾焚烧发电厂、安徽芜湖生活垃圾焚烧发电厂。
值得一提的是,当时垃圾焚烧发电的BOT模式也处于探索阶段,采用生活垃圾焚烧发电厂BOT的项目也很少。杭州锦江这样的民营企业,愿意且敢于做这件事情,在当时是具有风向标的作用。
至此,国内垃圾焚烧领域两大主流技术路线——炉排炉和流化床,均已积累了可观的实践经验,并形成了相当的规模。
世界银行等相关机构的参与也进一步推动了该领域的发展。随后,更多企业看到了这一市场的潜力,纷纷加入,共同推动垃圾焚烧处理技术的不断进步和市场的日益繁荣。
实际上,当时的国内,不光有炉排炉、流化床,还有其它一些技术路线,如果说中科院和浙江大学是“阳春白雪”的国家队的话,那么发于民间的技术路线可以说是“下里巴人”的。
1995年,在江苏徐州,一家企业为解决垃圾热值低的问题,采用了稻草秸秆上铺设垃圾焚烧技术工艺,这也许就是最早的秸秆与村垃圾协同焚烧。该企业还将此技术命名为内核烧结法,并成功申请了专利。为了推广这一新工艺技术路线,他们还在北京举办了一场国际会议。以徐州这一创新实践为起点,相关的参与者后来陆续创立了多家公司,进一步推动了该技术的发展与应用。
徐海云倾向于将这个技术描述为固定床式垃圾焚烧的一种原始形态,其外形类似蜂窝煤炉,用钢板作为围护炉体,垃圾与秸秆分层放置,底部放置的秸秆作为引燃物,从而构成了一个简易的立式焚烧炉。这一基本设计理念在徐州得到了首次实践,并随后传播至山西太原,那里的医疗垃圾焚烧炉正是基于这一理念建造。
后来,这一垃圾焚烧技术,也被众多环保公司采用,在江苏、海南、浙江、山东等地落地不少项目,基本都在50-100吨的规模。但随着产业发展,行业日益规范,这条技术路线至今已经被完全淘汰了。
各种技术试验之后,最后剩下的主要就是流化床和炉排炉。其他的技术,因为过于小众,最终都没能够继续走下去。任何事情发展都需要不断积累经验和深化认识,特别是需要积累许多失败的经验教训,才能逐步完善。
群雄竞起实现炉排炉国产化替代
2003-2012年,为完善发展阶段。
在这个时期,随着生活垃圾焚烧发电厂建设项目的增加,民众对生活垃圾焚烧发电厂的环境影响更加关注,相关政策要求也在不断完善。
如《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》环发〔2006〕82号中规定,生活垃圾焚烧发电厂不得建在城市规划区以及居民区主导方向的上风向。
这一规定在实际操作中造成很多矛盾。要求“不得建在城市规划区”,又要求符合相关规划;风向一年四季会变化,依靠风向来解决污染问题也不符合现代环保要求,因此,两年后,环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局又发布了《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》环发〔2008〕82号,其中就删除了上述要求。
此外,按照原建设部、国家环境保护总局、科技部发布的《关于印发〈城市生活垃圾处理及污染防治技术政策〉的通知》(建城〔2000〕120号)的要求,垃圾焚烧发电适用于进炉垃圾平均低位热值高于5000千焦/千克、卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。
但当时并不是每个城市的垃圾热值都能达到5000千焦/千克,可随着城市发展,垃圾围城的问题却越来越严重,有关部门也认识到垃圾热值低的问题,所以开始鼓励原煤掺烧。
2006年国家发改委发布《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》(发改环资[2006]1864号),允许原煤掺烧量应不超过入炉燃料的20%(重量比),但在实际执行中一些企业基于利益驱动,原煤掺烧的比重往往超过了20%,实际上这个政策极大地促进了流化床焚烧发电的发展。
同时,为加快推进生活垃圾焚烧发电厂建设,国家还出台了一系列优惠政策,BOT得到规范和鼓励,垃圾焚烧发电企业享受并网、上网电价优惠,并且电网企业应当全额收购垃圾焚烧项目的上网电量。
这个时期,大量企业开始进入垃圾焚烧发电行业,这些企业或是对国外技术进行引进、消化与吸收,或是邀请国内外技术人员研发、仿制,来完成自己的炉排炉国产化工作。
比如,浙江伟明环保的技术源自深圳清水河的马丁炉,他们邀请了深圳清水河项目的总工卢巨流,对三菱马丁炉做出了一系列改进,最终形成了具有自主知识产权的独特技术,并借此实现了自己在垃圾焚烧市场的第一单,此后不断发展壮大。
在炉排炉技术国产化的浪潮中,众多企业如同群雄逐鹿,竞相投入研发与制造,力图在激烈的市场竞争中脱颖而出。
绿色动力一开始采用的焚烧技术,效果也不理想,后来也是请的清水河项目的卢巨流,帮助企业进行的自主研发。三峰环境与卡万塔有正式的合作协议,允许三峰环境慢慢进行自主转化;康恒与日本的日立造船合作;光大环境、深能环保则是购买的西格斯的技术;杭州新世纪和日本三菱有合作;广环投和丹麦的伟伦集团合作;中国天楹与比利时的一家企业合作......
这些企业凭借自身的技术实力和市场洞察力,不断突破技术瓶颈,优化产品设计,提升产品质量,逐渐形成了具有自主知识产权的炉排炉国产化解决方案。
随着技术的不断成熟和市场的逐步扩大,这些企业开始在国内市场上占据一席之地,并逐步实现了对进口炉排炉的替代。这一过程中,不仅提升了国内炉排炉行业的整体技术水平,还降低了企业的生产成本,提高了市场竞争力。同时,也为国家节省了大量的外汇支出,推动了垃圾焚烧发电装备国产化、成套化、健康发展。
九峰项目是邻避拐点 行业进入高速发展期
自2012年以来,中国垃圾焚烧行业迈入了快速发展的新阶段。然而,这一时期的市场进展并非一帆风顺。期间,部分地区持续出现反对垃圾焚烧的呼声,反映出公众对此类设施的关切与疑虑。
2014年,浙江杭州九峰垃圾焚烧项目爆发了一起影响深远的邻避事件,引起了总书记的高度重视并作出批示,该事件也成为了该领域的标志性案例。
民众的反对,实际上也从一定程度上促进了垃圾焚烧发电行业的健康发展,在九峰垃圾焚烧邻避事件之后,国内主流媒体对垃圾焚烧发电客观报道增加,也让国家层面对垃圾焚烧的科学普及及教育给予了前所未有的重视,陆续出台一系列政策和技术标准,对垃圾焚烧技术的适用性、垃圾焚烧厂建设技术要求及运行监管要求等做了详细规定,该事件也因此成为了国内垃圾焚烧邻避冲突的一个高峰及转折点。
各地生活垃圾焚烧厂邻避运动发生的原因各不相同,但归结起来可以总结为三个方面:即利益失衡、舆论误导、信任危机。其中信任危机是根本原因。
要化解邻避,就要重构信任,需要坚强领导,一把手亲自抓。
2017年年初,环境部副部长翟青在安徽考察时,强调要紧盯企业“装(安装污染源自动监控设备)、树(显著位置树立污染排放数据显示屏)、联(企业自动监控系统要与环保部门联网)”,随后组织在垃圾焚烧发电行业全面开展“装、树、联”行动,强化垃圾焚烧发电厂信息公开和社会参与。
截至当年8月23日,全国246家已建成垃圾焚烧企业中,除去已关停、即将关停和半年内技改的10家企业,有176家完成“装、树、联”工作,完成率74.58%。至9月1日,99.15%的企业已安装污染物排放自动监测设备,90.68%的企业已经实现自动监测设备与环保部门联网。这在发达国家也难以做到!
实际上,就是在九峰垃圾焚烧发电项目邻避事件之后,中央、地方和媒体都达成了共识,垃圾焚烧是解决中国垃圾问题的重要手段,正式确立了以垃圾焚烧为主导的垃圾处理路线,同时也让垃圾焚烧行业在之后一系列积极政策的加持下,迎来了前所未有的发展契机与迅猛增长。
《海云说》是由E20环境平台制作的一档视频节目,由E20环境平台执行合伙人、E20研究院执行院长薛涛主持,特邀中国城市建设研究院总工程师徐海云为主讲嘉宾,主要讲述中国固废领域的相关话题,特别是垃圾焚烧领域的发展历史、技术现状、政策动态及未来趋势。